La recerca presentada en aquesta dissertació glossa sobre transformacions de tempo de gravacions monofòniques de saxo jazz preservant l'expressivitat musical. Es una contribució al processament d'audio basat en el contingut, un camp de recerca que ha emergit recentment com a resposta a la necessitat creixent de gestionar intel·ligentment la creixent quantitat d'informació digital multimedia disponible actualment. S'ha investigat com una execució musical, tocada a un tempo concret, es pot reproduir automàticament a un altre tempo mantenint l'expressivitat. Aquest problema no es pot reduir a aplicar una transformació uniforme a totes les notes de la melodia, operació que degradaria la qualitat de l'execució. Proposem un sistema de raonament basat en casos per a transformacions de tempo preservant l'expressivitat. La validació del sistema mostra un comportament superior a la transformació uniforme. A m'es, s'han fet contribucions a l'anàlisi de gravacions expressives, CBR, recuperació de melodies i metodologires d'evaluació de models d'expressivitat. / The research presented in this dissertation focuses on expressivity-aware tempo transformations of monophonic audio recordings of saxophone jazz performances. It is a contribution to content-based audio processing, a field of technology that has recently emerged as an answer to the increased need to deal intelligently with the evergrowing amount of digital multimedia information available nowadays. We have investigated the problem of how a musical performance played at a particular tempo can be rendered automatically at another tempo, while preserving naturally sounding expressivity. This problem cannot be reduced to just applying a uniform transformation to all notes of the melody, since it often degrades the musical quality of the performance. We present a case-based reasoning system for expressivity aware tempo transformations. A validation of the system showed superior results compared to uniform transformation. Furthermore, contributions have been made to expressive performance analysis, CBR, melody retrieval, and evaluation methodologies of expressive models.

Introducció: Aquesta recerca es la continuïtat natural de la innovació docent duta a terme a l’Escola Universitària d’Infermeria Vall d'Hebron de Barcelona. Es va iniciar l’any 2002 i va consistir en integrar tot el currículum a partir de las competències infermeres mitjançant l’Aprenentatge Basat en Problemes (ABP) en grups petits. Aquest canvi ha comportar el fet de que no s’imparteixin classes expositives de les diferents assignatures, alhora que, el professorat, avesat en aquesta pràctica, hagi hagut de fer-se hàbil en el rol de tutor i de guia d’un aprenentatge auto dirigit. Objectius: - Identificar i descriure els canvis i les transformacions que s’han produït en les creences i en les pràctiques de les professores que han passat d’impartir classes expositives a ser tutores de l’ABP. - Identificar i descriure les fortaleses i les debilitats competencials que perceben les professionals de la primera promoció de l’Escola Universitària d’Infermeria Vall d’Hebron, que es van formar amb el mètode integrat per competències mitjançant l’ABP. Metodologia: Aquesta tesi és un estudi de cas intrínsec en la que els subjectes participants s’han seleccionat de manera intencional. Per complir amb el primer objectiu es considerava una mostra de les docents que havien participat en la innovació des d’un principi: 15 professores. Pel segon objectiu, es considerava la primera promoció d’infermeres que es van formar amb la innovació docent (2002-2005) quan ja portaven tres anys d’exercici professional: 88 exalumnes. Les dades s’han obtingut mitjançant: grups de discussió, entrevistes en profunditat i un qüestionari com a eina que va servir per localitzar-les. Per l’anàlisi de les dades s’ha utilitzat el mètode de les comparacions constants per tal de buscar una interacció dialèctica entre la investigadora i el significat de les dades categoritzan-les. Resultats De les 15 docents, hi han participat una mostra de 7 (46,6%) i totes elles afirmen que: la innovació ha suposat canviar de paradigma docent i un gir en la cultura de la institució, alhora que tenen una nova imatge de les potencialitats dels estudiants i del treball cooperatiu. De les 88 professionals infermeres que van configurar la primera promoció d’exalumnes formades en el canvi, s’han localitzat 72 (81,8%). D’elles han participat en aquest estudi 29 (37,5%). Les dades obtingudes evidencien que: a) valoren molt satisfactoriament el seu nivell de competència asolit després de tres anys d’exercici professional -el “d’eficiencia" o quanrt nivell segons els descrits per Patricia Benner-; b) destaquen el treball en equip i les habilitats per comunicar-se i relacionar-se de manera adient amb les persones ateses i les seves families; c) perceven haver tingut un dèficit de coneixements en les àrees bàsiques d’Anatomia, Fisiologia y Farmacologia; i d) destaquen la fortaleça de l‘ABP per el treball en equip, la gestió de la complexitat dels cuidatges infermeres i pel treball intercisdiplinari. Conclusions Les conclusions més relevants respecte la pràctica de les docents són que la força d’integració d’un currículum amb l’ABP ha canviat la concepción del treball docent i els valors pedagògics, es a decir, la cultura de la institució. També, que l’ABP es mostra una estratègia potent per a canviar el concepte passiu que es tenia dels estudiants i per apropar la docència d’infermeria a la realitat de la pràctica clínica. Respecte a la professionalitat de les infermeres, si bé la percepció de la seva comperència és molt satisfactori, hi ha la paradoxa d’encaixar-ho amb el dèficit de coneixements teorics que perceben. Aquesta contradicció fa difícil destriar on es troba el llindar entre: la fortalesa de la motivació de continuar estudiant derivat del procés en què s’han format, i la necessitat de proveir-se dels coneixements que diuen que els faltaven. / TEACHING AND LEARNING NURSING WITH A CURRICULUM INTEGRATED THROUGH PROBLEM-BASED LEARNING: The case of the Vall d’Hebron University School of Nursing. This dissertation is an intrinsic case study to evaluate the teaching innovation at the Vall d’Hebron University School of Nursing in Barcelona. This innovation began in 2002 and consisted in integrating the entire curriculum for nursing competences using Problem Based Learning in small groups. The teachers participating in the process of innovation and the first group of former nursing students to be involved (2002-2005) were contacted once they had been practicing nurses for three years. The data obtained –through discussion groups, in-depth interviews and a questionnaire- have neabled the influence of the change in the teaching paradigm to be described, both for teachers who participated in the innovation process and former nusring students who trained under it. The most significant conclusions with respect to teachers’ practice are: a) the method has become part of the teaching content; b) the effort of integrating the curriculum with PBL has changed the conception of the teaching work and the educational values. In other words, the culture of the institution; c) PBL has been seen as a powerful strategy for changing the passive concept that was held of students and to bring the studies closer to real clinical practice. These are essential premisses for establishing the challenges that the profession requires. The most significant conclusions with respect to the professionalism of the former student nurses: a) they evaluate very satisfactorily the level of competence they reached after three years of professional practice: the level of “efficiency” or the fourth of the levels described by Patricia Benner; b) they perceive a shortfall in their knowledge in the basic areas of anatomy, physiology and pharmacology; and c) they highlight the strength of PBL for teamworking, managing complexity in nursing care and interdisciplinary work.

Aquesta Tesi estudia el control d'un sistema complex, un sistema d'emmagatzement d'energia cinètica, incloent les seves especificacions de control, modelat, disseny de controladors, simulacions, muntatge i validació experimental.Primerament, s'estudia l'interconnexió i control dels sistemes electromecànics. Es presenta el formalisme Hamiltonià (PCHS) en general, i després particularitzant en els sistemes electromecànics, inclòs els sistemes d'estructura variable (VSS).L'IDA-PBC (Interconnection and damping assignment-passivity based control) és una tècnica de control basat en els PCHS. En aquesta Tesi s'estudien el problemes que apareixen en controlar, per IDA-PBC, sortides de grau relatiu u quan el paràmetres nominals del controlador són incerts. Per evitar-los es proposa introduir una acció integral que pot ésser interpretada dins l'estructura Hamiltoniana.En aquesta Tesi també es presenten dues modificacions que permeten millorar el rang d'aplicacions de la tècnica IDA-PBC. Primer, es demostra que el fet de descomposar la tècnica de l'IDA-PBC en deformar la funció d'energia i una injecció de fregament, redueix el conjunt de sistemes que es poden estabilitzar mitjançant aquest mètode. Per evitar aquest problema, es proposa fer simultàniament els dos passos donant lloc a l'anomenat SIDA-PBC. Per altre costat, el mètode IDA-PBC requereix el coneixement de la funció energia (o Hamiltonià). Això representa un problema perquè, en general, el punt d'equilibri depèn de paràmetres incerts. En aquest treball es desenvolupa una metodologia per seleccionar l'estructura Hamiltoniana que redueix aquesta dependència dels paràmetres. Aquesta tècnica permet millorar la robustesa dels les sortides d'ordre relatiu superior a u.El sistema d'emmagatzement d'energia cinètica consisteix en una màquina d'inducció doblament alimentada (DFIM) amb un volant d'inèrcia, controlada pel rotor per un convertidor de potència back-to-back (B2B). L'objectiu és gestionar el flux d'energia entre la DFIM i una càrrega local connectada a la xarxa, commutant entre diferents punts de funcionament. Per això es planteja una gestió de l'energia, basada en la velocitat òptima de la DFIM.Pel què fa al control de la DFIM, es proposa un nou esquema de control que ofereix importants avantatges, i que és considerablement més senzill que el mètode clàssic, el vector control. Aquest nou controlador permet una fàcil descomposició de les potències activa i reactiva de l'estator, i el seu control a través de les tensions de rotor. Aquest disseny s'obté aplicant el procediment que millora la robustesa de l'IDA-PBC.S'han estudiat d'altres controladors, com el vector control clàssic. També a partir de la tècnica IDA-PBC, on l'equació en derivades parcials que apareix en aplicar el mètode es pot resoldre fixant l'energia en llaç tancat, i afegint nous termes a la matriu d'interconnexió. Per obtenir un controlador definit globalment s'afegeix un terme de fregament depenent dels estats, que desacobla la part elèctrica i mecànica del sistema. Finalment, també es prova que mitjançant el SIDA-PBC es pot modelar l'energia total (elèctrica i mecànica) de la DFIM. Tots aquest controladors han estat simulats i comparats. El controlador robust IDA-PBC s'ha validat experimentalment amb uns resultats satisfactoris. A la Tesi també es presenta un controlador que permet el flux bidireccional de potència pel B2B. L'estudi de la dinàmica zero adverteix que les tècniques de control estàndard no garanties en l'estabilitat en ambdós direccions, i per això s'utilitza un controlador IDA-PBC. Pel disseny s'utilitza un model basat en GSSA (generalized state space averaging), on es descomposa i es trunca el sistema per determinades freqüències, i que permet expresar els objectius de control (tensió constant al bus de contínua i factor de potència unitari) com un problema de regulació. Les simulacions i els resultats experimentals validen, tant la llei de control, com les simplificacions efectuades.Els controladors proposats i validats experimentalment són usats, finalment, per implementar la gestió de potència del sistema d'emmegatzement d'energia cinètica. Els resultats confirmen el bon comportament del sistema i dels controladors IDA-PBC proposats. / This Thesis studies a complex multidomain system, the Flywheel Energy Storage System, including the control objectives specification, modeling, control design, simulation, experimental setup assembling and experimental validation stages.The port interconnection and control of electromechanical systems is studied. The port Hamiltonian formalism is presented in general, and particularized for generalized electromechanical systems, including variable structure systems (VSS).Interconnection and damping assignment-passivity based control (IDA-PBC) is a well known technique for port Hamiltonian systems (PCHS). In this Thesis we point out the kind of problems that can appear in the closed-loop structure obtained by IDA-PBC methodsfor relative degree one outputs, when nominal values are used in a system with uncertain parameters. To correct this, we introduce an integral control, which can be cast into the Hamiltonian framework.This Thesis also presents two new approaches which improve the range of applicability of the IDA-PBC technique. First, we show that the standard two-stage procedure used in IDA-PBC consisting of splitting the control action into the sum of energy-shaping and damping injection terms is not without loss of generality, and effectively reduces the set of systems that can be stabilized with IDA-PBC. To overcome this problem we suggest to carry out simultaneously both stages and refer to this variation of the method as SIDA-PBC.Secondly, we present an improvement of the IDA-PBC technique. The IDA-PBC method requires the knowledge of the full energy (or Hamiltonian) function. This is a problem because, in general, the equilibrium point which is to be regulated depends on uncertain parameters. We show how select the target port-Hamiltonian structure so that this dependence is reduced. This new approach allows to improve the robustness for higher relative degree outputs.The Flywheel Energy Storage System consists of a doubly-fed induction machine (DFIM), controlled through the rotor voltage by a power electronics subsystem (a back-to-back AC/AC converter (B2B)), and coupled to flywheel. The control objective is to optimally regulate the power flow between the DFIM and a local load connected to the grid, and this is achieved by commuting between different steady-state regimes. A police management based on the optimal speed for the DFIM is proposed.In this Thesis we propose a new control scheme for the DFIM that offers significant advantages, and is considerably simpler, than the classical vector control method. This controller allows an easy decomposition of the active and reactive powers on the stator side and their regulation, acting on the rotor voltage, via stator current control. This design was obtained applying the new robust IDA-PBC procedure.Other controllers are also designed along the dissertation. The classical vector control is studied. We also apply the classic IDA-PBC technique. It is shown that the partial differential equation that appears in this method can be circumvented by fixing the desired closed-loop total energy and adding new terms to the interconnection structure. Furthermore, to obtain a globally defined control law we introduce a state--dependent damping term that has the nice interpretation of effectively decoupling the electrical and mechanical parts of the system. This results in a globally convergent controller parameterized by two degrees of freedom. Finally, we also prove that with SIDA-PBC we can shape the total energy of the full (electrical and mechanical) dynamics of the DFIM. These different controllers (vector control, IDA-PBC, SIDA-PBC and robust IDA-PBC) are simulated and compared. The IDA-PBC robust controller is also experimentally tested and shown to work satisfactorily.A controller able to achieve bidirectional power flow for the B2B converter is presented. Standard techniques cannot be used since it is shown that no single output yields a stable zero dynamics for power flowing both ways. The controller is computed using standard IDA-PBC techniques for a suitable generalized state space averaging truncation of the system, which transforms the control objectives, namely constant output voltage dc-bus and unity input power factor, into a regulation problem. Simulation and experimental results for the full system confirm the correctness of the simplifications introduced to obtain the controller.The proposed and tested controllers for the DFIM and the B2B are used to implement the power management policy. These results show a good performance of the flywheel energy storage system and also validate the IDA-PBC technique, with the proposed improvements.

Aquesta memòria s'ha escrit amb l'ànim d'exposar els punts de vista i els resultats nous que l'autor ha pogut obtenir. No s'hi troba, per tant, una descripció detallada de tots els temes que conformen la teoria dels operadors de T-indistingibilitat, el Raonament Aproximat ni, per descomptat, la Lògica Difusa. S'ha glossat només els aspectes necessaris per fer la memòria autocontinguda, i s'ha reforçat l'exposició amb un conjunt ampli de referències bibliogràfiques. L'excel·lència de moltes d'elles fa absolutament innecesari i pretenciós l'intent de l'autor de reescriure sobre els mateixos temes amb l'ànim de fer-los entenedors. La memòria està dividida en dues parts: 1) Operadors de T-indistingibilitat (Capítols 1, 2 i 3) 2) Aplicacions al Raonament Aproximat (Capítols 4 i 5) En la primera part s'estudia qüestions relatives a l'estructura dels operadors de T-indistingibilitat. El Capítol 1 tracta dels aspectes previs: les t-normes i, sobre tot, les seves quasi-inverses. Són les operacions bàsiques sobre les que es construeixen els operadors de T-indistingibilitat. En el Capítol 2 s'estudia l'estructura del conjunt HE dels generadors d'una T-indistingibilitat E1, des del punt de vista reticular i dimensional. Finalment, el Capítol 3 està dedicat als morfismes entre operadors de T-indistingibilitat i a l'estructura dual. A la segona part es proposa un principi general de Raonament Aproximat que es basa en els operadors de T-indistingibilitat. En el Capítol 4, s'analitza les diferents formes de CRI a través d'aquest principi, i es proposa nous mecanismes d'inferència diferents de CRI (Operador Natural d'Inferència), mentre que en el Capítol 5 s'estudia l'estructura dels nous mecanismes introduïts i el seu comportament en interpolació, en presència de múltiples regles.Cada capítol s'encapçala amb una introducció en forma de sumari i amb un llistat de les aportacions de la memòria (resultats nous).

In 2003 the Faculty of Medicine, Universidad de La Frontera, Chile, implemented curriculum innovation in health professionals, including focusing the process of student-centered learning, privileging the use of problem-based learning (PBL), during the first two years in multiprofessionals group. Changes that involve new concepts that determine behaviors that have not been explored in the local context. The purpose of the study was to interpret and understand the significance of students and faculty of problem-based learning multiprofessionals in the Faculty of Medicine, University of La Frontera. Methodology for this research was conducted through qualitative intrinsic case study, ethnographic orientation. Data collection was conducted through focus groups 5 and 6 in-depth interviews to students and teachers with 8 interviews during 2005 to 2007. For the constant comparative analysis the Glaser and Strauss was used. The progressive level of reduction in the student group identified 704 units of meaning, grouped into 28 descriptive categories, emerging metacategory 7: Characteristics of learning, student characteristics, evaluation of multi-student, student's social skills, role of teachers, teacher characteristics and significance of the evaluation process. The faculty group identified 721 units of meaning, grouped into 32 descriptive categories, emerging metacategory 9, in addition to the above, add: significance for the teacher evaluation process and transition methodology. Finally 3 domains emerge qualitative "Skills in the students," "Teacher Competencies," "student-centered learning". The results show that the multi-ABP contributes to the development of generic skills in students and active learning, meaningful, integrated and collaborative. Tutors include multidisciplinary work, establishing horizontal relations, collaboration, existing cohesion, solidarity, environment of trust, understanding the role of other professions and valuing the deal comprehensively with a more holistic approach to issues of health in the population. In itself, the social skills development and training of a whole person, a role he is responsible for educational institutions and training center. Identify skills required tutors to liaise with the conceptualization of PBL and group management skills. Also consider the complex evaluation system, where the process is valued as much as the results displayed as a continuous improvement and incorporate self-assessment and peer at students in their role as facilitator. The results show that multi-ABP contributes to development of generic competences, including multi-professional teamwork, social skills, values, and self-critical capacity. For pedagogical practice of PBL the tutor rol to assume is transcendental to carry out this process, recognized as one of the main feature of mediator, facilitator of learning, as generating an environment of trust. The teachers transferred their hegemony in the educational process that has traditionally been, to the students, implying that the students take responsibility for the act of learning. / INTRODUCCIÓN: en el año 2003 la Facultad de Medicina de la Universidad de La Frontera de Chile, implementó innovaciones curriculares en la formación de los profesionales en el área de la salud, entre ellas, centrar el proceso de enseñanza-aprendizaje en el estudiante, privilegiando la utilización del aprendizaje basado en problemas (ABP). Además se consideró estructurar la currícula en cuatro líneas: Humanista, Morfofunción, Profesional y Gestión e Investigación. Esta última se desarrolla durante los dos primeros años, en base a ABP en grupos pequeños donde estudiantes de diferentes carreras aprenden contenidos comunes, lo que ha conllevado un cambio de rol para estudiantes y docentes en esta nueva práctica educativa. Cambios que implican nuevas concepciones que determinan ciertos comportamientos que no han sido explorados en el contexto local, de ahí la relevancia para la autora de la investigación propuesta, cuyo propósito del estudio fue interpretar y comprender el significado del estudiantado y profesorado del aprendizaje basado en problemas en forma multiprofesional que se imparte en la Facultad de Medicina de la Universidad de La Frontera. METODOLOGÍA: para ello se realizó una investigación cualitativa a través de estudio de caso intrínseco, con orientación etnográfica. La recolección de datos se realizó a través de 5 grupos de discusión y 6 entrevistas en profundidad al estudiantado y 8 entrevistas al profesorado durante el 2005 al 2007. Para el análisis se utilizó comparaciones constantes Glaser y Strauss utilizando el programa ATLASti. En el nivel progresivo de reducción en el colectivo estudiantil se identificaron 704 unidades de significado, agrupadas en 28 categorías descriptivas, emergiendo 7 metacategorías: características del aprendizaje, características del estudiante, valoración de la multiprofesionalidad del estudiante, habilidades sociales del estudiante, rol del docente, características del docente y significación del proceso evaluativo. En el colectivo profesorado se identificaron 721 unidades de significado, agrupadas en 32 categorías descriptivas, emergiendo 9 metacategorías, además de las mencionadas, se agregan: significación del proceso evaluativo para el docente y transición metodológica. Finalmente emergen 3 dominios cualitativos: “Competencias en el estudiantado”, “Competencias del profesorado”, “Aprendizaje centrado en el estudiante”. RESULTADOS: estos evidencian que el ABP multiprofesional contribuye al desarrollo de competencias genéricas en el estudiantado y a un aprendizaje activo, significativo, integrado y colaborativo. Los tutores destacan el trabajo multiprofesional, donde se establecen relaciones de horizontalidad, colaboración, existiendo cohesión, solidaridad, ambiente de confianza, comprendiendo el rol de otras profesiones y valorando el abordar en forma integral con una visión más holística las problemáticas de salud en la población. A si mismo, el desarrollo de habilidades sociales y formación de persona integral, rol que le compete a las instituciones educativas como centro formador. Se identifican competencias que deben tener los tutores, vinculándose con la conceptualización del ABP y destrezas en el manejo grupal. Además consideran el sistema evaluativo complejo, donde el proceso es valorado tanto como los resultados, visualizándolo como un continuo de mejora e incorporan la autoevaluación y la de pares en los estudiantes en su rol como facilitador. CONCLUSIONES: los resultados evidencian que el ABP multiprofesional contribuye al desarrollo de competencias genéricas declaradas en el proyecto Tunning (2003), entre ellas el trabajo en equipo multiprofesional, habilidades sociales, valóricas, capacidad de crítica y autocrítica. Para la práctica pedagógica del ABP el rol que asuma el/la tutor/a resulta trascendental para llevar a cabo el proceso de ésta, reconociendo como una de su principal característica el de mediador, facilitador del aprendizaje, como generar ambientes de confianza, produciendo un acercamiento entre ambos al establecer relaciones más igualitarias de poder lo que facilita sin duda el aprendizaje. Con ello se favorece que el profesorado traspase su hegemonía en el proceso educativo que tradicionalmente ha tenido, hacia los estudiantes, implicando con ello que los educandos asuman la responsabilidad del acto de aprender.

El Raonament Basat en Casos (CBR) és un paradigma d'aprenentatge basat en establir analogies amb problemes prèviament resolts per resoldre'n de nous. Per tant, l'organització, l'accés i la utilització del coneixement previ són aspectes claus per tenir èxit en aquest procés. No obstant, la majoria dels problemes reals presenten grans volums de dades complexes, incertes i amb coneixement aproximat i, conseqüentment, el rendiment del CBR pot veure's minvat degut a la complexitat de gestionar aquest tipus de coneixement. Això ha fet que en els últims anys hagi sorgit una nova línia de recerca anomenada Soft-Computing and Intelligent Information Retrieval enfocada en mitigar aquests efectes. D'aquí neix el context d'aquesta tesi.Dins de l'ampli ventall de tècniques Soft-Computing per tractar coneixement complex, els Mapes Autoorganitzatius (SOM) destaquen sobre la resta per la seva capacitat en agrupar les dades en patrons, els quals permeten detectar relacions ocultes entre les dades. Aquesta capacitat ha estat explotada en treballs previs d'altres investigadors, on s'ha organitzat la memòria de casos del CBR amb SOM per tal de millorar la recuperació dels casos.La finalitat de la present tesi és donar un pas més enllà en la simple combinació del CBR i de SOM, de tal manera que aquí s'introdueixen les capacitats de Soft-Computing i de Knowledge Discovery de SOM en totes les fases del CBR per nodrir-les del nou coneixement descobert. A més a més, les mètriques de complexitat apareixen en aquest context com un instrument precís per modelar el funcionament de SOM segons la tipologia de les dades. L'assoliment d'aquesta integració es pot dividir principalment en quatre fites: (1) la definició d'una metodologia per determinar la millor manera de recuperar els casos tenint en compte la complexitat de les dades i els requeriments de l'usuari; (2) la millora de la fiabilitat de la proposta de solucions gràcies a les relacions entre els clústers i els casos; (3) la potenciació de les capacitats explicatives mitjançant la generació d'explicacions simbòliques; (4) el manteniment incremental i semi-supervisat de la memòria de casos organitzada per SOM.Tots aquests punts s'integren sota la plataforma SOMCBR, la qual és extensament avaluada sobre datasets provinents de l'UCI Repository i de dominis mèdics i telemàtics.Addicionalment, la tesi aborda de manera secundària dues línies de recerca fruït dels requeriments dels projectes on ha estat ubicada. D'una banda, s'aborda la definició de funcions de similitud específiques per definir com comparar un cas resolt amb un de nou mitjançant una variant de la Computació Evolutiva anomenada Evolució de Gramàtiques (GE). D'altra banda, s'estudia com definir esquemes de cooperació entre sistemes heterogenis per millorar la fiabilitat de la seva resposta conjunta mitjançant GE. Ambdues línies són integrades en dues plataformes, BRAIN i MGE respectivament, i són també avaluades amb els datasets anteriors. / El Razonamiento Basado en Casos (CBR) es un paradigma de aprendizaje basado en establecer analogías con problemas previamente resueltos para resolver otros nuevos. Por tanto, la organización, el acceso y la utilización del conocimiento previo son aspectos clave para tener éxito. No obstante, la mayoría de los problemas presentan grandes volúmenes de datos complejos, inciertos y con conocimiento aproximado y, por tanto, el rendimiento del CBR puede verse afectado debido a la complejidad de gestionarlos. Esto ha hecho que en los últimos años haya surgido una nueva línea de investigación llamada Soft-Computing and Intelligent Information Retrieval focalizada en mitigar estos efectos. Es aquí donde nace el contexto de esta tesis.Dentro del amplio abanico de técnicas Soft-Computing para tratar conocimiento complejo, los Mapas Autoorganizativos (SOM) destacan por encima del resto por su capacidad de agrupar los datos en patrones, los cuales permiten detectar relaciones ocultas entre los datos. Esta capacidad ha sido aprovechada en trabajos previos de otros investigadores, donde se ha organizado la memoria de casos del CBR con SOM para mejorar la recuperación de los casos.La finalidad de la presente tesis es dar un paso más en la simple combinación del CBR y de SOM, de tal manera que aquí se introducen las capacidades de Soft-Computing y de Knowledge Discovery de SOM en todas las fases del CBR para alimentarlas del conocimiento nuevo descubierto. Además, las métricas de complejidad aparecen en este contexto como un instrumento preciso para modelar el funcionamiento de SOM en función de la tipología de los datos. La consecución de esta integración se puede dividir principalmente en cuatro hitos: (1) la definición de una metodología para determinar la mejor manera de recuperar los casos teniendo en cuenta la complejidad de los datos y los requerimientos del usuario; (2) la mejora de la fiabilidad en la propuesta de soluciones gracias a las relaciones entre los clusters y los casos; (3) la potenciación de las capacidades explicativas mediante la generación de explicaciones simbólicas; (4) el mantenimiento incremental y semi-supervisado de la memoria de casos organizada por SOM. Todos estos puntos se integran en la plataforma SOMCBR, la cual es ampliamente evaluada sobre datasets procedentes del UCI Repository y de dominios médicos y telemáticos.Adicionalmente, la tesis aborda secundariamente dos líneas de investigación fruto de los requeri-mientos de los proyectos donde ha estado ubicada la tesis. Por un lado, se aborda la definición de funciones de similitud específicas para definir como comparar un caso resuelto con otro nuevo mediante una variante de la Computación Evolutiva denominada Evolución de Gramáticas (GE). Por otro lado, se estudia como definir esquemas de cooperación entre sistemas heterogéneos para mejorar la fiabilidad de su respuesta conjunta mediante GE. Ambas líneas son integradas en dos plataformas, BRAIN y MGE, las cuales también son evaluadas sobre los datasets anteriores. / Case-Based Reasoning (CBR) is an approach of machine learning based on solving new problems by identifying analogies with other previous solved problems. Thus, organization, access and management of this knowledge are crucial issues for achieving successful results. Nevertheless, the major part of real problems presents a huge amount of complex data, which also presents uncertain and partial knowledge. Therefore, CBR performance is influenced by the complex management of this knowledge. For this reason, a new research topic has appeared in the last years for tackling this problem: Soft-Computing and Intelligent Information Retrieval. This is the point where this thesis was born.Inside the wide variety of Soft-Computing techniques for managing complex data, the Self-Organizing Maps (SOM) highlight from the rest due to their capability for grouping data according to certain patterns using the relations hidden in data. This capability has been used in a wide range of works, where the CBR case memory has been organized with SOM for improving the case retrieval.The goal of this thesis is to take a step up in the simple combination of CBR and SOM. This thesis presents how to introduce the Soft-Computing and Knowledge Discovery capabilities of SOM inside all the steps of CBR to promote them with the discovered knowledge. Furthermore, complexity measures appear in this context as a mechanism to model the performance of SOM according to data topology. The achievement of this goal can be split in the next four points: (1) the definition of a methodology for setting up the best way of retrieving cases taking into account the data complexity and user requirements; (2) the improvement of the classification reliability through the relations between cases and clusters; (3) the promotion of the explaining capabilities by means of the generation of symbolic explanations; (4) the incremental and semi-supervised case-based maintenance. All these points are integrated in the SOMCBR framework, which has been widely tested in datasets from UCI Repository and from medical and telematic domains. Additionally, this thesis secondly tackles two additional research lines due to the requirements of a project in which it has been developed. First, the definition of similarity functions ad hoc a domain is analyzed using a variant of the Evolutionary Computation called Grammar Evolution (GE). Second, the definition of cooperation schemes between heterogeneous systems is also analyzed for improving the reliability from the point of view of GE. Both lines are developed in two frameworks, BRAIN and MGE respectively, which are also evaluated over the last explained datasets.

This doctoral thesis is the result of the experience, continuous practice and day to day work as head of infant and youth choirs that the candidate has developed for over more than thirty years. The motivation, the concerns and the questions formulated with regards to choral singing, have underpinned this research. The thesis has focused on the learning of values, habits and competences in order to demonstrate that singing in an infant or youth choir is educational and goes far beyond the mere act of singing in a choir. We can therefore state that education is continuous, it never comes to an end and, furthermore, it unfolds in divergent ways. In summary to show that singing in an infant or youth choir is educational in the widest possible sense. / La tesi doctoral que presentem és fruit de l’experiència, de la pràctica continuada i de la tasca del dia a dia al capdavant de cors infantils i juvenils, per part de l’autora, al llarg de més de trenta anys. La motivació, la preocupació i els interrogants formulats entorn al cant coral han estat el mòbil de la present investigació. Hem centrat el tema en l’educació en valors, hàbits i competències per arribar a demostrar que cantar en una coral infantil o juvenil és un fet educatiu en aquests aspectes i que va molt més enllà de l’acte de cantar en una coral, ja que podem afirmar que l’educació és continuada, no s’acaba mai i, a més, es realitza en espiral. En definitiva, vol demostrar que cantar en una coral infantil o juvenil és un fet educatiu en el sentit més ampli.

El test de circuits és una fase del procés de producció que cada vegada pren més importància quan es desenvolupa un nou producte. Les tècniques de test i diagnosi per a circuits digitals han estat desenvolupades i automatitzades amb èxit, mentre que aquest no és encara el cas dels circuits analògics. D'entre tots els mètodes proposats per diagnosticar circuits analògics els més utilitzats són els diccionaris de falles. En aquesta tesi se'n descriuen alguns, tot analitzant-ne els seus avantatges i inconvenients.Durant aquests últims anys, les tècniques d'Intel·ligència Artificial han esdevingut un dels camps de recerca més importants per a la diagnosi de falles. Aquesta tesi desenvolupa dues d'aquestes tècniques per tal de cobrir algunes de les mancances que presenten els diccionaris de falles. La primera proposta es basa en construir un sistema fuzzy com a eina per identificar. Els resultats obtinguts son força bons, ja que s'aconsegueix localitzar la falla en un elevat tant percent dels casos. Per altra banda, el percentatge d'encerts no és prou bo quan a més a més s'intenta esbrinar la desviació.Com que els diccionaris de falles es poden veure com una aproximació simplificada al Raonament Basat en Casos (CBR), la segona proposta fa una extensió dels diccionaris de falles cap a un sistema CBR. El propòsit no és donar una solució general del problema sinó contribuir amb una nova metodologia. Aquesta consisteix en millorar la diagnosis dels diccionaris de falles mitjançant l'addició i l'adaptació dels nous casos per tal d'esdevenir un sistema de Raonament Basat en Casos. Es descriu l'estructura de la base de casos així com les tasques d'extracció, de reutilització, de revisió i de retenció, fent èmfasi al procés d'aprenentatge.En el transcurs del text s'utilitzen diversos circuits per mostrar exemples dels mètodes de test descrits, però en particular el filtre biquadràtic és l'utilitzat per provar les metodologies plantejades, ja que és un dels benchmarks proposats en el context dels circuits analògics. Les falles considerades son paramètriques, permanents, independents i simples, encara que la metodologia pot ser fàcilment extrapolable per a la diagnosi de falles múltiples i catastròfiques. El mètode es centra en el test dels components passius, encara que també es podria extendre per a falles en els actius. / Testing circuits is a stage of the production process that is becoming more and more important when a new product is developed. Test and diagnosis techniques for digital circuits have been successfully developed and automated. But, this is not yet the case for analog circuits. Even though there are plenty of methods proposed for diagnosing analog electronic circuits, the most popular are the fault dictionary techniques. In this thesis some of these methods, showing their advantages and drawbacks, are analyzed.During these last decades automating fault diagnosis using Artificial Intelligence techniques has become an important research field. This thesis develops two of these techniques in order to fill in some gaps in fault dictionaries techniques. The first proposal is to build a fuzzy system as an identification tool. The results obtained are quite good, since the faulty component is located in a high percentage of the given cases. On the other hand, the percentage of successes when determining the component's exact deviation is far from being good.As fault dictionaries can be seen as a simplified approach to Case-Based Reasoning, the second proposal extends the fault dictionary towards a Case Based Reasoning system. The purpose isnot to give a general solution, but to contribute with a new methodology. This second proposal improves a fault dictionary diagnosis by means of adding and adapting new cases to develop aCase Based Reasoning system. The case base memory, retrieval, reuse, revise and retain tasks are described. Special attention to the learning process is taken.Several circuits are used to show examples of the test methods described throughout the text. But, in particular, the biquadratic filter is used to test the proposed methodology because it isdefined as one of the benchmarks in the analog electronic diagnosis domain. The faults considered are parametric, permanent, independent and simple, although the methodology can be extrapolated to catastrophic and multiple fault diagnosis. The method is only focused and tested on passive faulty components, but it can be extended to cover active devices as well.

La present tesi pretén recollir l'experiència viscuda en desenvolupar un sistema supervisor intel·ligent per a la millora de la gestió de plantes depuradores d'aigües residuals., implementar-lo en planta real (EDAR Granollers) i avaluar-ne el funcionament dia a dia amb situacions típiques de la planta. Aquest sistema supervisor combina i integra eines de control clàssic de les plantes depuradores (controlador automàtic del nivell d'oxigen dissolt al reactor biològic, ús de models descriptius del procés...) amb l'aplicació d'eines del camp de la intel·ligència artificial (sistemes basats en el coneixement, concretament sistemes experts i sistemes basats en casos, i xarxes neuronals).Aquest document s'estructura en 9 capítols diferents. Hi ha una primera part introductòria on es fa una revisió de l'estat actual del control de les EDARs i s'explica el perquè de la complexitat de la gestió d'aquests processos (capítol 1). Aquest capítol introductori juntament amb el capítol 2, on es pretén explicar els antecedents d'aquesta tesi, serveixen per establir els objectius d'aquest treball (capítol 3). A continuació, el capítol 4 descriu les peculiaritats i especificitats de la planta que s'ha escollit per implementar el sistema supervisor.Els capítols 5 i 6 del present document exposen el treball fet per a desenvolupar el sistema basat en regles o sistema expert (capítol 6) i el sistema basat en casos (capítol 7). El capítol 8 descriu la integració d'aquestes dues eines de raonament en una arquitectura multi nivell distribuïda. Finalment, hi ha una darrer capítol que correspon a la avaluació (verificació i validació), en primer lloc, de cadascuna de les eines per separat i, posteriorment, del sistema global en front de situacions reals que es donin a la depuradora / The present document wants to gather the experience obtained in the development of a Supervisory System for optimal WWTP management and control, its implementation in a real plant (Granollers WWTP) and its evaluation in the day-to-day operation with typical plant situations. This Supervisory System combines and integrates classical control of WWTP (automatic controller for maintaining a fixed dissolved oxygen level in the aeration tank, use of mathematical models to describe the process.) with the application of tools from the Artificial Intelligence field (knowledge-based systems, mainly expert systems and cased-based systems, and neural networks).This document has been structured into nine chapters. The first part is introductory with a review of the state-of-the-art in wastewater treatment control and supervision and the explanation of the complexity of WWTP management (chapter 1). This introductory chapter together with the second one, where the antecedents to the present thesis are reviewed, are good for the establishment of the objectives (chapter 3). Next, chapter 4 describes the peculiarities and specificities of the selected plant to implement the Supervisory System.Chapters 5 and 6 of the present document explain the work carried out to develop and build the knowledge base of the rule-based or expert system (chapter 6) and the case-based system (chapter 7). Chapter 8 illustrates the integration of these reasoning techniques into a distributed multi-layer architecture. Finally, there is a last chapter focused on the evaluation (verification and validation) of, first of all, each one of the techniques individually, and lately, of the overall Supervisory System when facing with real situations taking place in the wastewater treatment plant.

La implantació de Sistemes de Suport a la presa de Decisions (SSD) en Estacions Depuradores d'Aigües Residuals Urbanes (EDAR) facilita l'aplicació de tècniques més eficients basades en el coneixement per a la gestió del procés, assegurant la qualitat de l'aigua de sortida tot minimitzant el cost ambiental de la seva explotació. Els sistemes basats en el coneixement es caracteritzen per la seva capacitat de treballar amb dominis molt poc estructurats, i gran part de la informació rellevant de tipus qualitatiu i/o incerta. Precisament aquests són els trets característics que es poden trobar en els sistemes biològics de depuració, i en conseqüència en una EDAR. No obstant, l'elevada complexitat dels SSD fa molt costós el seu disseny, desenvolupament i aplicació en planta real, pel que resulta determinant la generació d'un protocol que faciliti la seva exportació a EDARs de tecnologia similar. L'objectiu del present treball de Tesi és precisament el desenvolupament d'un protocol que faciliti l'exportació sistemàtica de SSD i l'aprofitament del coneixement del procés prèviament adquirit. El treball es desenvolupa en base al cas d'estudi resultant de l'exportació a l'EDAR Montornès del prototipus original de SSD implementat a l'EDAR Granollers. Aquest SSD integra dos tipus de sistemes basats en el coneixement, concretament els sistemes basats en regles (els quals són programes informàtics que emulen el raonament humà i la seva capacitat de solucionar problemes utilitzant les mateixes fonts d'informació) i els sistemes de raonament basats en casos (els quals són programes informàtics basats en el coneixement que volen solucionar les situacions anormals que pateix la planta en el moment actual mitjançant el record de l'acció efectuada en una situació passada similar).El treball està estructurat en diferents capítols, en el primer dels quals, el lector s'introdueix en el món dels sistemes de suport a la decisió i en el domini de la depuració d'aigües. Seguidament es fixen els objectius i es descriuen els materials i mètodes utilitzats. A continuació es presenta el prototipus de SSD desenvolupat per la EDAR Granollers. Una vegada el prototipus ha estat presentat es descriu el primer protocol plantejat pel mateix autor de la Tesi en el seu Treball de Recerca. A continuació es presenten els resultats obtinguts en l'aplicació pràctica del protocol per generar un nou SSD, per una planta depuradora diferent, partint del prototipus. L'aplicació pràctica del protocol permet l'evolució del mateix cap a un millor pla d'exportació.Finalment, es pot concloure que el nou protocol redueix el temps necessari per realitzar el procés d'exportació, tot i que el nombre de passos necessaris ha augmentat, la qual cosa significa que el nou protocol és més sistemàtic. / The decision support systems (DSS) implemented in wastewater treatment plants (WWTP) make easier the application of better techniques based on the knowledge to manage the process, insuring the effluent quality and minimising the economical costs of its exploitation. The knowledge-based systems are characterised by its capability of working in ill structured domains, and with relevant information of type qualitative or uncertain. These are the characteristics that could be found in the biological systems treatments, and consequently in a wastewater treatment plant. However, the high complexity of the DSS makes very expensive their design, development and the application in a real WWTP, and because this reason it is very important the generation of a protocol that makes easier the exportation of the program to other similar plants.The objective of the present document is the development of a protocol that makes easier the systematic exportation of DSS and the reuse of the process knowledge acquired previously. The document is developed in basis on the study case from the DSS exportation from the Granollers WWTP to Montornès WWTP. This knowledge-based system integrates two kinds of systems based on knowledge, concretely the rule-based systems (which are programs that simulate the human reasoning and its capability of problem solving using the same information sources) and the case-based reasoning systems (which are informatic programs based on knowledge that solve the current abnormal situations in the plant by means of retrieving the executed action in a similar past situation).The document is structured in different chapters, in the first chapter; the lector is introduced in the DSS domain and in the wastewater treatment domain. Afterwards the objectives are defined and the materials and methods used are explained. Following, the Granollers DSS prototype is presented. Once, the prototype is explained, the first protocol made by the author in his research work is presented. Afterwards, the results obtained from the protocol application to export the DSS to other plant are presented. The real application of the protocol allows making better itself. In conclusion, the new protocol reduces the needed time to make the exportation process, although the new protocol needs more steps to make the same work, this means that it is more systematic.